JPH02118053A - 耐熱合金 - Google Patents

耐熱合金

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JPH02118053A
JPH02118053A JP27080988A JP27080988A JPH02118053A JP H02118053 A JPH02118053 A JP H02118053A JP 27080988 A JP27080988 A JP 27080988A JP 27080988 A JP27080988 A JP 27080988A JP H02118053 A JPH02118053 A JP H02118053A
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JP
Japan
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heat
resistant alloy
present
rem
alloy
Prior art date
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JP27080988A
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English (en)
Inventor
Seikichi Yamada
山田 誠吉
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分ψf 本発明は、電気比抵抗値か高く、耐酸化性に優れたN(
熱合金に関する。
従来の技術 従来、電熱線、電熱帯、その他耐熱性か要求される部品
には、JISで規格されたNi−Cr系のN CH1又
は2、或いは、Fe−Cr−Al系のF c )[1又
は2か用いられている。
発明か解決しようとする課題 ところで、従来使用されているNCHI及び2は、肢高
使用温度が1100°C程度で低い上に、Niを含むた
め高価であり、かつ電気比抵抗値も高々120μΩ・(
2)である、また、硫黄を含むカス雰囲気において、鋼
中のNiがSと反応して、材質を脆くするという欠点を
有している。
一方、Niを含まないF CH1及び2は、電気比抵抗
か最大150μΩ・(至)であって、かなり高く、また
、硫黄を含む雰囲気では、NCH1及び2に比べて、N
iを含まないために劣化しなく、かつ安価であるという
利点を有している。しかしながら、フェライト系であっ
て、Alを最大6重量%含んでいるので、−旦高温に上
げると結晶粒の粗大化か生じて脆弱になり、また、熱疲
労に弱いという欠点を有している。更に熱間加工性や冷
間前1性などの製造性か劣るという問題もある。
本発明は、従来の技術における上記のような問題真に鑑
みてなされたものである。
しなかって、本発明は、従来のNi−Cr系及びFle
−Cr−AI系合金の上記種々の欠点を改善しようとす
るものであって、本発明の目的は、熱間及び冷間加工性
などの製造性が優れ、電気比抵抗が高く、硫黄を含むガ
ス雰囲気などにも耐える耐熱合金を堤供することにある
発明か解決しようとする課題 本発明の第1の耐熱合金は、重量%で、C:0.03〜
0.20%; S i : 0.1〜4.0%;Mn:
0.1〜2.0 %; Cr : 14〜35%; A
 1  : 2.0〜8.0 %;S : 0.002
%以下;Nb:0.05〜0.5%;Ti :0.05
〜0.5%:及びCa : 0.0005〜0.020
%を含有し、残部が実質的にFeからなることを特徴と
する。
本発明の第2の耐熱合金は、重量%で、C:0.03〜
0.20%; S i : 0.1〜4.0%;Mn:
0.1〜2.0%;Cr:14〜35%; A I :
 2.0〜8.0%:S : 0.002%以下;Nb
:0.05〜0.5%;Ti :o、os〜o、5%;
 Ca : 0.0005〜0.020%;及び2r 
: 0.05〜0.30%、Y : 0.01〜0.1
%及びREM :Q、OO1〜0,01%よりなる群か
ら選択された少なくとも一種を含有し、残部が実質的に
Feからなることを特徴とする。
次に、本発明の耐熱合金の合金組成に関して、その限定
理由について説明する。
C: 0.03〜0.20% Cは鋼の強度を付与する主要な元素であるので、強度を
付与させるためには0.03%以上含有させることが必
要である。しかしながら0.20%を超えるとNb (
CN)やTi (CN)が鋼中に多量に存在することに
なり、清浄度を著しく劣化させるので、上限は0.20
%に設定する必要がある。Cの好ましい範囲は0.05
〜0.10%である。
Si:O11〜4.0% Siは酸素と結合して耐熱性の高い緻密なSiO□の安
定なフィルムを生成し、i1酸化性を向上させ、さらに
電気比抵抗をあげる作用を示す元素であるので、その効
果を得るために0.1%以上含有させることか必要であ
る。一方、Siは強力なフェライト生成元素であり、4
.0%を超えると、結晶性を粗大化させ、σ相を増加し
て鋼を脆弱にするので、上限は4.0%に設定する必要
がある。
Siの好ましい範囲は0.5〜3.0%である。
M n : 0.1〜2.0% Mnは、脱酸剤として作用し、形成されるMnOは耐酸
化性の向上に寄与するので、その効果を得るために、0
.1%以上含有させることが必要である。しかしながら
、脱酸という目的から、2.0%より多く含ませても効
果は向上しないので、上限は2.0%に設定する。Mn
の好ましい範囲は0.5〜1.5%である。
Cr:14〜35% Crは、酸素と反応してCr 20 sの熱に安定なフ
ィルム状の皮膜を形成し、素材の酸化による減耗を防止
し、さらに電気比抵抗を著しく上昇する0例えば、Cr
 10%で15μΩ・■の上昇を示す。
したがって、本発明の耐熱合金には必須の元素である。
しかしながら、Crの含有量が高すぎると、σ相の生成
を助長し、材料の靭性を著しく低下するので、上限は3
5%に設定する必要がある。また、電気比抵抗を少なく
とも110μΩ・■に保つためには、14%以上含有さ
れることが必要であるので、下限を14%に設定する。
しかしながら、電気比抵抗の高いものが望まれる場合に
は、20〜35%の範囲が好ましい。
A l : 2.0〜8.0% AI#J酸素と反応してA l x Osの緻密な皮膜
を形成し、耐熱性を著しく向上させる元素である。
また、電気比抵抗をAI  1%で約10μΩ・1上昇
させるので、本発明の耐熱合金の電気比抵抗を確保する
ためには必須の元素である。ただし、AIは強力なフェ
ライト生成元素であり、通常AIが2.0%以上になる
と結晶粒が粗大化するが、Nb、Tiの添加によって8
.0%まで含有させることが可能になるので、上限を8
.0%に設定する。また、2.0%よりも少なくなると
、AIの役割を果たさなくなるので、下限は2.0%に
設定する必要がある。しかしながら、電気比抵抗の高い
ものが望まれる場合には、4.0〜8.0%の範囲が好
ましい。
S : 0.002%以下 Sは、熱間加工性、冷間加工性を著しく阻害する有害な
元素であるため、なるべく少ないほうが好ましいが、本
発明においては、Caを添加することによって、有害な
Sを固定することができ、加工性が向上するので、0.
002%まで含有してもよい。
N b : 0.05〜0.5% T i : 0.05 NO,5% 本発明の耐熱合金は高Cr−高AIであるため、フェラ
イト−相となり、結晶粒が粗大化するが、Nb及びTi
は、結晶粒の粗大化を防止する作用を有する。またNb
はNbO2、TiはTiO2の酸化膜を形成し、内部へ
の酸化の促進を防止する。その様な効果を生じさせるた
めに、それぞれ0.05%含有させる必要がある。しが
しながら、Nb+’riが1%を超えると、溶接時の溶
接金属の流動性が悪くなり、また、Tiが多すぎると表
面疵が生じ易くなるため、それぞれの上限を0.5%に
設定する必要がある。
Ca : 0.0005〜0.020%Caは脱酸剤の
一種であるが、本発明においては、熱間加工性に有害な
Sを固定するために添加されるもので、その効果を発揮
させるためには、少なくともo、 ooos%が必要で
ある。しかしながら、含有量が0.020%を超えると
、むしろ有害になるので、上限は0.020%に設定す
る Z r : 0.05〜0.30% ZrはNbと同様にZr (CN)の微細分散により、
結晶粒の微細化をはかる元素である。本発明の高Cr−
高AI耐熱合金においては、ZrはNb及びTiの効果
をさらに助ける作用を示す。
また、Zrは耐酸化性を向上する。したがって、それら
の効果を発揮させるために0.05%か必要である。し
かしながら、その含有量が多くなっても効果がそれ以上
発揮されないので上限を0,30%に設定する。
Y二0.01〜0.1% RE M : 0.001〜0.01%YもREMも共
に耐酸化性を向上させるので、特に高温で使用されるf
lit熱合金に含有させるのが好ましい、また、Yは電
熱線の寿命を延はし、REMは熱間加工性の向上に寄与
する。したがって、それらの効果を得るためには、Yは
o、oi%以上、REMは0.001%以上含有させる
ことが必要である。また、それらの量が多くなっても、
効果がそれ以上発揮されないので、上限はYが0.1%
、REMは0.01%に設定する。
その他 不可避な不純物元素として、P、0、Cuなどが含まれ
る場合、その含有量は極力低いことが望ましい。また、
Niは、硫黄による浸食が発生するのでNiが含有され
る場合には、極力低いことが望ましい。
実施例 以下、本発明を実施例によって説明する。
50kK真空誘導炉により、下記第1表に示す組成の窮
境を常法により溶製した。
なお、NO,1及び2においては、REMを添加して、
熱間加工性の改善を行った。No、4においては、28
Cr−6AI鋼にZrを添加し、NO,5及び6におい
ては、31Cr−7,2A ] a及び34Cr−8A
1j4にZr、Y及びREMを添加して熱間加工性の向
上をはかった。また、No、 7及び8はJIS規格の
FCHl及びFCH2であり、恥9においては15Cr
 −3CA l mにN b 0.4r%を添加した。
得られた耐熱合金について、その熱間加工性、電気比抵
抗値、1200°Cの酸化増量、引っ張り強さ、及び伸
びを測定した。それらの結果を第2表に示す。
なお、第2表中、熱間加工性の評価は、50改貴塊を1
200℃で鍛伸したときのワレの発生状況を示すもので
、「ワレ軽度」は、グラインダーで庇取りをすれば、再
度鍛伸が出来た場合を示す。
第2表の結果から明らかなように、Nbなとの結晶粒微
細化元素の含有されていない比較例の馳7及び8におい
ては、Cr、A!が比敷的低いにもかかわらず、軽度の
ワレか発生したか、それとほぼ同一組成のNo、 lな
いし3の場合には、ワレはまったく発生しなかった。
酸化増量については、No、 1及び2の場合は、Cr
含有量が低いもかかわらず、A1含有量が同じ程度の比
較例のぬ7及び8よりも低い値を示しており、そして、
間5及び6においては、酸化増量が特に少なく、非常に
良好な耐スケール性を有していた。
また、引張り試験による伸びは、本発明の実施例の合金
鋼の方が、比較例のものよりら明らかに大きく、冷間加
工性が優れていることか分かった。
発明の効果 本発明の耐熱合金は、従来かなり加工性が劣るといわれ
ていたFe−Cr−Al系耐熱合金に、Ca、Nb、及
びT i 、又はそれ等とZr、Y及びREMのいずれ
か一つ以上を所定量添加した合金組成を有するから、高
電気比抵抗を有すると同時に、熱間加工性及び冷間加工
性が向上し、耐酸化性も良好なものとなり、電熱用乍熱
合金として極めて適したものである。
特許出願人  大同特殊fi4株式会社代理人    
弁理士  液部 剛

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、C:0.03〜0.20%;Si:0
    .1〜4.0%;Mn:0.1〜2.0%;Cr:14
    〜35%;Al:2.0〜8.0%;S:0.002%
    以下;Nb:0.05〜0.5%;Ti:0.05〜0
    .5%;及びCa:0.0005〜0.020%を含有
    し、残部が実質的にFeからなることを特徴とする耐熱
    合金。
  2. (2)重量%で、C:0.03〜0.20%;Si:0
    .1〜4.0%;Mn:0.1〜2.0%;Cr:14
    〜35%;Al:2.0〜8.0%;S:0.002%
    以下;Nb:0.05〜0.5%;Ti:0.05〜0
    .5%;Ca:0.0005〜0.020%;及びZr
    :0.05〜0.30%、Y:0.01〜0.1%及び
    REM:0.001〜0.01%よりなる群から選択さ
    れた少なくとも一種を含有し、残部か実質的にFeから
    なることを特徴とする耐熱合金。
JP27080988A 1988-10-28 1988-10-28 耐熱合金 Pending JPH02118053A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06128693A (ja) * 1992-10-13 1994-05-10 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd 耐酸化性, 靱性および熱間加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼
US6625846B2 (en) 1998-03-06 2003-09-30 Shigeo Takizawa Caster for robot
US7005105B2 (en) * 2000-12-28 2006-02-28 Korea Electrotechnology Research Institute Fe-Cr-Al alloys for electric resistance wires
CN104233083A (zh) * 2014-08-26 2014-12-24 盐城市鑫洋电热材料有限公司 一种析出强化电热合金及其制备方法

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